Lithium, Treibstoff der Elektro-Mobilität

Bald soll der Rohstoff für Batterien und Akkus auch aus deutschen Bergwerken und aus Tiefenwasser kommen

Vor allem aufgrund des Elektroautobooms wird der weltweite Bedarf an Lithium die jetzige Förderung rasch übersteigen. Für Akkus ist Lithium auf absehbare Zeit unersetzbar. Neue Lagerstätten rücken in den Fokus.

Lithium - Foto: jroballo/stock.adobe.com

Jetzt also Lithium. Im Erzgebirge wurde schon so manches aus der Erde geholt, hier war der Name jahrhundertelang Programm. Der Bergbau im einstigen „Finsterwald“ begann bereits im Mittelalter, die Silbergruben machten die Landesherren reich. Im Laufe der Zeit wurden neben Silber und Zinn auch Arsen, Blei, Kobalt, Eisen und Zink abgebaut.

Der bisherige Bergbau lohnte kaum mehr, da begann nach 1945 unter sowjetischer Regie der Uranabbau der Wismut AG für die Produktion von Atombomben. Dessen Auswirkungen stellte vieles bisher Dagewesene in den Schatten, nach 1990 war die milliardenschwere Sanierung der Wismut-Region das aufwändigste Umweltprojekt des wiedervereinten Deutschlands.

Ende des Dornröschenschlafs?

Dann war mit wenigen kleinen Ausnahmen endgültig Schicht im Schacht. Die Landschaft begann sich zu erholen, 2019 wurde schließlich in Sachsen und Tschechien das Unesco-Welterbegebiet „Montanregion Erzgebirge/Krušnohoří“ ausgewiesen. Bergbau schien nur noch Brauchtum.

Lithium: Begehrtes Leichtgewicht

Lithium ist ein Leichtmetall, es ist sogar das leichteste feste Element überhaupt. Ein Würfel von einem Zentimeter Kantenlänge wiegt nur ein halbes Gramm. Im Periodensystem der Elemente hat Lithium (Li) die Ordnungsnummer 3, gleich nach Wasserstoff und Helium. Lithium ist sehr reaktionsfreudig, weshalb es in der Natur nicht in Reinform, sondern in chemischen Verbindungen vorkommt; in der Regel Lithiumsalze, gelöst in Wasser oder eingebaut in Mineralien.

Leichte Legierungen, leistungsfähige Akkus

erwendet wird Lithium unter anderem in der Luft- und Raumfahrtindustrie, außerdem in Batterien. Lithium-Batterien haben eine große Energiedichte und können besonders hohe Spannung erzeugen. Das meiste Lithium geht inzwischen allerdings in Lithium-Ionen-Akkumulatoren. Diese Akkus finden sich in Tablets und Mobiltelefonen genauso wie in Elektrofahrrädern und E-Autos.

Die boomende E-Mobiliät macht Lithium zu einem der begehrtesten Rohstoffe, die Nachfrage wird sich in den nächsten Jahren vervielfachen. Hauptförderländer sind derzeit Australien, Chile und China. Bei der Weiterverarbeitung führt China, so exportiert allein Australien jährlich Millionen Tonnen lithiumhaltiges Gestein auf dem Seeweg nach China.

Tagebaue und Salzseen

In Australien wird Lithiumerz in Tagebauen gefördert, in Chile wird lithiumhaltiges Wasser aus Salzseen oder dem Grundwasser verdunstet. Sowohl das Gestein wie auch die Lauge müssen chemisch behandelt werden, um das Lithium zu extrahieren. Die Umweltauswirkungen liegen auf der Hand. Tagebaue zerstören großflächig Landschaften, hoher Wasserverbrauch – 2000 Liter Wasser je Kilo Lithium – ausgerechnet in den trockensten Gebieten Südamerikas erschwert das Leben für Mensch und Natur.

Bisher spielt Europa weder im Lithium-Abbau noch bei der Aufbereitung eine nennenswerte Rolle. Das soll sich ändern. Von Frankreich über Deutschland und Tschechien bis Serbien sind Projekte in Planung.

Das könnte sich bald ändern. Vor allem aufgrund des Elektroautobooms wird der weltweite Bedarf an Lithium die jetzige Förderung rasch übersteigen. Für Akkus ist Lithium auf absehbare Zeit unersetzbar. Neue Lagerstätten rücken in den Fokus, auch im Erzgebirge. Dass der Untergrund dort Lithium enthält, war lange bekannt, nur lohnte die Förderung nicht. Das Vorkommen befindet sich direkt unter dem Grenzort Zinnwald und seiner Nachbargemeinde Cínovec. Auf tschechischer Seite will das Konsortium Geomet fördern, auf deutscher Seite in einem separaten Projekt die Firma Zinnwald Lithium.

Millionen Tonnen bewegen

Die vorläufige Machbarkeitsstudie von Zinnwald Lithium sieht den Abbau von jährlich drei Millionen Tonnen Gestein vor. Start wäre frühestens 2030 – falls die Finanzierung von rund einer Milliarde Euro gesichert werden kann und die Genehmigungen rechtzeitig vorliegen. Das aufgebrochene Gestein würde unterirdisch ins mehrere Kilometer entfernte Liebenau transportiert. Dort soll batterietaugliches Lithiumhydroxid hergestellt werden, das reichte, um Hunderttausende Elektrofahrzeuge mit Akkus auszustatten. Der Abraum soll auf einer hundert Hektar großen Halde landen.

Schutzgebiete in Gefahr?

Die Politik unterstützt das Vorhaben. Schließlich winken Arbeitsplätze und ein Beitrag zur Rohstoffsicherheit. Selbst der Bundeskanzler war schon zu Besuch. Vor Ort sind die Reaktionen gemischt. In allen betroffenen Orten haben sich kritische Bürgerinitiativen gegründet, auch der NABU sieht ökologische Risiken.

Die Region weist ein engmaschiges Netz europäischer Schutzgebiete auf, mit einer hohen Dichte an geschützten Lebensraumtypen und Arten von EU-weiter Bedeutung. Der NABU Sachsen fürchtet, dass die Bergbauaktivitäten und der damit verbundene Wasserbedarf Biotope wie das Georgenfelder Hochmoor stark beeinträchtigen. Um das auszuschließen oder die Folgen auf ein Minimum zu reduzieren, fordert der NABU intensive Umweltprüfungen. „Wirtschaft und Naturschutz müssen gemeinsam gedacht und umgesetzt werden. Das ist nie einfach, aber es ist möglich. Die Natur bildet unsere langfristige Lebensgrundlage“, mahnt die NABU-Landesvorsitzende Maria Vlaic.

Wie viel liegt im Untergrund?

Lithium in Gesteinsformationen ist in Deutschland eine Spezialität des Erzgebirges. Projekte zur Lithiumgewinnung gibt es aber auch andernorts, denn mehrere Kilometer unter der Erdoberfläche liegt Lithium gelöst in heißem Tiefenwasser vor. Allein in Norddeutschland sollen es laut einer Studie 0,4 bis 26,5 Millionen Tonnen Lithium sein. Zum Vergleich: Der deutsche Jahresbedarf wird für 2030 auf bis zu 170.000 Tonnen geschätzt.

Lithium-Batterie - Foto: Nischaporn/stock.adobe.com

Die enorme Spannweite der Studie zeigt die große Unsicherheit, es fehlen genaue Erkundungen. Dieses Erkunden beginnt nun. So hat Niedersachen 25 Gebiete für die Suche freigegeben, ein Fünftel der Landesfläche. Vorne mit dabei: die ExxonMobil-Tochter Esso, die unter anderem im Raum Hildesheim und im Oldenburger Land sucht.

160 Grad heiß

Bereits ein gutes Stück weiter ist man am Oberrhein. In der Nähe von Landau hat die australische Firma Vulkan Energy das Geothermie-Kraftwerk Insheim gekauft und in einer Pilotanlage die Lithium-Extraktion gestartet. Das 160 Grad Celsius heiße Tiefenwasser wird unverändert zur kommunalen Fernwärme-Versorgung verwendet. Abgekühlt auf 60 Grad wird danach in mehreren Schritten mit Hilfe von Ionentauschern, Elektroden und Spezialfiltern das Lithium entzogen.

Metall-Kreislauf: reparieren, wiederverwenden, recyceln

Aus Umweltsicht sollten Produkte möglichst lange im Umlauf bleiben, indem sie für Langlebigkeit produziert werden, wiederverwendet oder repariert werden. Auch bei einigen Metallen kann Recycling den Bedarf an neu zu gewinnenden Rohstoffen verringern. Für Eisen oder Stahl, Aluminium und Kupfer ist das schon heute relevant. So liegt bei Kupfer der Recyclingrohstoff-Anteil in der Produktion bei 40 Prozent.

Werden Rohstoffe aus Gebäuden, Geräten und Infrastrukturen zurückgewonnen, spricht man auch von Urban Mining. Bei Lithium ist das bisher ungenügend der Fall, da die Verfahren noch aufwendig und kostspielig sind. Die EU hat aber für Batterien eine zunehmende Recyclingpflicht eingeführt. Zu den Pionieren des Recyclings von E-Auto-Akkus gehört die Battery Lab Factory Braunschweig. Statt einzuschmelzen, werden die Akkus hier fein zerkleinert und die Materialien getrennt. Passend dazu nahm BASF in Schwarzheide in der Lausitz bereits 2024 den Prototyp einer Metallraffinerie für die Extraktion von Lithium und anderen Stoffen aus der Batteriezerkleinerung in Betrieb.

Pro Liter sind 150 bis 200 Milligramm Lithium gelöst. Berechnungen halten eine Jahresgewinnung von 40.000 Tonnen Lithiumhydroxid aus dem Tiefenwasser des Oberrheingrabens für möglich. Die bestehenden Geothermie-Kraftwerke reichen dafür allerdings nicht aus. Auch am Oberrhein wird daher erkundet, wo sich weitere Bohrungen lohnen.

Umweltfolgen ungewiss

Abraumhalden entstehen bei der Tiefenwasser-Extraktion nicht, der Energiebedarf für die Verfahrensschritte kann aus der Wärme abgedeckt werden und der Chemieeinsatz hält sich in Grenzen. Eine endgültige Abschätzung der Umweltfolgen ist dennoch schwer. Bei der EU scheint man von dem Vulkan-Projekt überzeugt, denn im März wurde es in die Liste der strategischen Projekte des Critical Raw Materials Act (CRMA) übernommen. Damit sind verbesserte Finanzierungsmöglichkeiten und beschleunigte Genehmigungsverfahren verbunden.

Der Lithiumabbau in Tschechien erhielt ebenfalls die Auszeichnung als strategisches Projekt, während es das Zinnwalder Projekt nicht geschafft hat. Gegenüber dem MDR gab sich Zinnwald Lithium dennoch optimistisch. Man werde bei der EU einen weiteren Anlauf unternehmen und im Übrigen bis Anfang 2026 die Vorbereitungen zum Zulassungsverfahren nach Bergrecht abschließen.

Helge May (aus „Naturschutz heute 2/2025)